通過(guò)編程精度解決模具型面“波紋”現(xiàn)象

山東濰坊福田模具有限責(zé)任公司在加工上海大眾背門(mén)外板模具時(shí)，數(shù)控精加工后的模具型面出現(xiàn)較規(guī)則的“波紋”，用油石拋光打磨后“波紋”更加明顯（見(jiàn)圖1）。

圖1  背門(mén)外板模具型面出現(xiàn)“波紋”

最初出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，我們首先懷疑數(shù)模出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)編程用的數(shù)模進(jìn)行了表面質(zhì)量分析，從數(shù)模精度到型面的光順性都進(jìn)行檢查（見(jiàn)圖2），數(shù)模型面達(dá)到G2以上連續(xù)是沒(méi)有問(wèn)題的。

圖2  從數(shù)模精度到型面的光順性進(jìn)行檢查

我們又從CAM編程、加工機(jī)床和刀具等多個(gè)方面分析原因，沒(méi)有得出有說(shuō)服力的解釋。經(jīng)向模具制造的同行了解，得知他們也遇到相同問(wèn)題，原因不明。

隨后某車(chē)身前圍外板模具的加工中又發(fā)生了類似的模具型面質(zhì)量“波紋”問(wèn)題（見(jiàn)圖3）。

圖3  車(chē)身前圍外板模具型面出現(xiàn)“波紋”

如今汽車(chē)覆蓋件對(duì)外板件的表面質(zhì)量要求越來(lái)越高，特別是轎車(chē)外板件型面要達(dá)到A級(jí)曲面的水準(zhǔn)，而模具型面的加工質(zhì)量對(duì)沖壓件的質(zhì)量至關(guān)重要。象上文描述的加工表面出現(xiàn)“波紋”現(xiàn)象，顯然是不符合要求的。

為了有效控制模具型面加工質(zhì)量，我們?cè)诮?jīng)過(guò)初步分析、排查可能造成此類現(xiàn)象的原因后，最后把產(chǎn)生問(wèn)題的焦點(diǎn)集中在軟件的編程上，我們通過(guò)不同CAD/CAM軟件進(jìn)行編程，通過(guò)設(shè)置不同的編程參數(shù)對(duì)同一數(shù)模型面區(qū)域進(jìn)行了加工試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比分析，最終找到了發(fā)生問(wèn)題的原因及解決措施，為模具型面加工質(zhì)量保證和控制提供了技術(shù)支撐。

加工試驗(yàn)?zāi)康呐c準(zhǔn)備

1.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）考察減小CAM軟件的編程精度對(duì)表面加工質(zhì)量的影響；

（2）考察不同軟件編程對(duì)表面加工質(zhì)量的影響。

通過(guò)設(shè)置不同的編程參數(shù)和CAD/CAM軟件對(duì)同一數(shù)模型面區(qū)域進(jìn)行了加工試驗(yàn)，對(duì)比分析CAM軟件及其編程精度對(duì)表面加工質(zhì)量帶來(lái)的影響，試圖從編程軟件及編程精度上對(duì)上述型面加工“波紋”現(xiàn)象做出解釋。

2.試驗(yàn)條件準(zhǔn)備

（1） 試驗(yàn)編程加工用數(shù)模：選定圖1所示的模具型面出現(xiàn)“波紋”的所用的加工數(shù)模；

（2） 編程軟件：NX2、NX5和WORKNC19；

（3） 加工機(jī)床：大隈OKUMA數(shù)控加工中心；

（4） 加工刀具：30球刀；

（5） 加工試驗(yàn)程序設(shè)計(jì)：沿型仿形精加工；

（6） 試驗(yàn)毛坯：鑄鐵。

試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

1.試驗(yàn)策劃

從選定的數(shù)模中取其中的一部分（見(jiàn)圖4紅色區(qū)域），首先對(duì)型面粗加工和半精加工完后，分別使用NX和WORKNC軟件對(duì)這同一型面編制精加工程序。

圖4  選取加工試驗(yàn)曲面

我們根據(jù)不同軟件、不同編程精度編制一系列程序，這些加工程序除軟件、編程精度設(shè)置不一樣外，其他編程參數(shù)相同，走刀步距都是0.5mm。

在每個(gè)程序加工試驗(yàn)結(jié)束后，肉眼觀測(cè)，拋光打磨觀察、拍照、記錄并分析結(jié)果。

為了便于加工試驗(yàn)和結(jié)果的統(tǒng)計(jì)記錄，我們制定了加工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表，如文中表所示。

表加工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)

2.試驗(yàn)結(jié)果

我們按表中的試驗(yàn)程序編號(hào)從T01到T09，逐次進(jìn)行了加工試驗(yàn)，每完成一個(gè)程序的加工，我們對(duì)加工的表面進(jìn)行觀察、評(píng)判型面加工質(zhì)量。同時(shí)，對(duì)每次試驗(yàn)加工的實(shí)物情況都進(jìn)行了拍照，便于查看分析。

3.結(jié)果分析

本試驗(yàn)共進(jìn)行了9個(gè)程序的加工試驗(yàn)，其中NX5編程4次，NX2編程1次，WORKNC編程4次。從文中表及圖5的試驗(yàn)結(jié)果可看出：

圖5  加工試驗(yàn)

（1） 不管是NX軟件還是WORKNC軟件，當(dāng)編程精度設(shè)置在0.03mm加工本案的型面時(shí)，表面都會(huì)出現(xiàn)“波紋”現(xiàn)象，但我們的精加工不會(huì)使用此精度進(jìn)行編程，只是在本試驗(yàn)中用來(lái)驗(yàn)證編程精度對(duì)加工表面質(zhì)量的影響；

（2） 在本試驗(yàn)中，NX軟件在編程精度0.01mm時(shí)，加工的表面會(huì)出現(xiàn)“波紋” 現(xiàn)象，編程精度設(shè)置≥0.01mm時(shí)，“波紋” 現(xiàn)象逐漸嚴(yán)重，反之則會(huì)逐漸消失；

（3） 僅從本試驗(yàn)表現(xiàn)看，同樣編程精度設(shè)置下，表面加工質(zhì)量NX2版要好于NX5版；

（4）WORKNC19軟件在編程精度設(shè)置≤0.01mm時(shí)，模具加工表面沒(méi)有出現(xiàn)明顯“波紋” 現(xiàn)象。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次試驗(yàn)，我們得出如下結(jié)論：

（1）利用CAM軟件進(jìn)行編程加工模具型面時(shí)，加工后的模具型面質(zhì)量會(huì)受到軟件編程精度的影響。特別是外覆蓋件，當(dāng)編程精度設(shè)置不當(dāng)時(shí)，在光順的表面會(huì)產(chǎn)生“波紋”，嚴(yán)重影響型面質(zhì)量，同時(shí)增加了鉗工修拋量。應(yīng)引起CAM人員高度重視。

（2）對(duì)于不同軟件，其數(shù)控編程加工表面質(zhì)量對(duì)編程精度的“敏感性”可能是不同的，有必要在充分驗(yàn)證后，確定符合要求的編程精度，以保證加工精度和型面質(zhì)量。